[发明专利]一种非钙盐法自动循环连续发酵生产乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非钙盐法自动循环连续发酵生产乳酸的方法，属于生物技术领域。

背景技术

传统发酵工艺采用有机酸钙盐法，其生产流程长、自动化程度低、污染严重，成本高、产品质量差等问题。

传统的钙盐法发酵生产有机酸的工艺路线为：玉米、淀粉调浆→液化→发酵→板框过滤→净化处理→蒸发→酸解反应→脱色→醪液分离→脱色→精过滤→浓缩→离子交换→活性炭柱脱色→膜过滤→浓缩→成品包装。

该工艺用于发酵过程菌种转接增殖后间歇单罐发酵存在着发酵自动化控制低，易染菌，退化，变异，致使发酵液质量波动大，转化率低，设备利用率低，造成发酵设备一次性投资大。而且由于发酵过程的用CaCO₃作为中和剂转化为有机盐类，在生产系统中需要二次的净化处理和采用硫酸酸解反应转化为有机酸，造成工艺流程长，设备腐蚀严重，提纯分离效果差，系统损失大，收率低，成本高，环境污染严重，工人劳动强度大，产品质量差等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种非钙盐法自动循环连续发酵生产乳酸的方法，该方法提高了发酵效率、发酵质量和发酵的技术水平，发酵过程环境污染零排放，适应于有机酸发酵的工业化生产。

为了实现本发明目的，本发明的一种非钙盐法自动循环连续发酵生产乳酸的方法，该方法包括如下步骤：调浆，液化，糖化，配料，连消灭菌，连续发酵，膜过滤，乳酸分离，提纯，蒸发，其中，在连续发酵阶段，采用NaOH、KOH或氨水为中和剂控制PH值6～6.5，当发酵液的电导率≥30μs，葡萄糖含量达到0.1～1g/l时，对发酵液进行过滤，菌体增殖量与排出量均控制在15～20％，所述膜过滤后的透析液进入乳酸分离提纯，过滤截留部分返回到发酵罐，所述乳酸分离、提纯后的剩余物返回配料罐，使整个发酵工艺循环连续进行。

其中，还可将膜过滤15～20％的截留部分返回配料备用。

本发明所述的连续发酵工艺采用在不同的发酵阶段使用不同培养基配方，不断改变N、P、Mg、Mn、NH₄、K等元素的含量，以致控制菌体增殖量。

本发明在发酵过程可采用五种不同的培养基，培养基温度均控制在60～65℃，PH值6～6.5。具体培养基如下：

培养基配方A为(kg/m³，以下同)：葡萄糖60～150，乳酸盐≤1.5，WPH(乳清水解液)5～10，NH₄H₂PO₄ 0.5～1.5，KH₂PO₄ 1～0.5，MgSO₄·7H₂O 0.5～1.0，MnSO₄·H₂O 0.1～0.01。用无菌水无离子水配制。

培养基B，组方与培养基A不同的是：WPH 3～15，KH₂PO₄ 0.1～0.01。

培养基C，其组成基本同培养基B，不同的是去除KH₂PO₄，减少NH₄H₂PO₄为0.5～0.1。

培养基D，其组成为：葡萄糖60～150，乳酸盐≤1.5，WPH≤0.47，NH₄PO₄≤0.1，MnSO₄≤0.01。用工艺热水配料调浆后灭菌加入。

培养基E，其组分如下：氮源≤1.162，UFPE₂(一级电渗析截留液)≤0.756，R_OIR(反渗透的截留液)≤1.093。

本发明的发酵与常用的间歇单罐发酵不同，采用多罐相连通进行发酵，比如采用4罐或6罐进行。先将培养基A加入第一个发酵罐中，当第一个发酵罐满后时，改为培养基B，在第二发酵罐满后时，分别将两个发酵罐分到四个发酵罐后，改为培养基C。当发酵罐均满时，改用培养基D，在开始出料后使用培养基E。

而且此时，发酵过程与膜过滤相耦合，所述膜过滤后的透析液进入乳酸分离提纯，超滤截留部分返回到发酵罐中，所述乳酸分离、提纯后的剩余物返回配料罐中，使整个发酵工艺循环连续进行。

本发明的发酵过程中，20～50天为一个周期(是本批菌种所需的发酵时间)，菌体增殖与排出量控制在15～20％，温度50±1℃，PH值6～6.5。